得られる強度

この記事では、力の系の結果として生じる力とは何か、およびその計算方法について説明します。結果として生じる力を見つける方法に関するいくつかの例があり、さらに、段階的に解決された演習で練習することができます。

結果として生じる力は何ですか?

合力は、2 つ以上の力の系と等価な力であり、力の系全体を合力で置き換えることができます。

結果として生じる力は、ボディに作用するすべての力を加算することによって計算されます。

同様に、システムの結果として生じる力は、正味の力または合計の力とも呼ばれます。

合成力は、物体に加えられるすべての力を 1 つの力に置き換えることができるため、力のシステムを単純化するために使用されます。

合力の計算方法

物理学では、力の系から生じる力を計算するには、その系に作用するすべての力を合計する必要があります。

ただし、系の合力を求めるための一般的な公式はなく、力を合計するには、力の方向と方向に応じて何らかの方法を適用する必要があります。以下にすべてのケースを段階的に説明します。

同じ方向と意味を持つ力

たとえば、次の 2 つの力は同じ方向と同じ方向を持っているため、それらの結果として生じる力を見つけるには、それらの大きさを加算して、同じ方向と同じ方向で、その大きさが強さの合計になる力を表すだけで十分です。 。

さらに、このタイプの 2 つの力をグラフィカルに追加するには、一方の力を他方の力の後ろに配置するだけです。

同じ方向だが異なる方向の力

たとえば、次の 2 つの力は平行であるため方向は同じですが、方向は逆です。したがって、それらの和から生じる力は、大きい方の力の方向と向きをもつ力となり、その係数は2つの力の係数を引いたものとなります。

さまざまな方向と意味を持つ力

2 つの競合する力の合力を計算する次の例を見てください。方向が異なるため、最初にベクトル分解が実行され、次に同じ軸上のコンポーネントが追加されます。

言い換えれば、力の方向が異なる場合、ベクトルの成分を加算します。力の傾斜角が与えられた場合、サインとコサインを使用してそのベクトル分解を見つけることができることを思い出してください。

力をベクトルに分解できる場合は、力の数値加算を行うことができます。そうでない場合は、力をグラフィック的に加算する必要があります。これを行うには、次の構成からなる平行四辺形法(または平行四辺形規則) を使用します。

1. まず、一方の力の端にもう一方の力と平行な線を描きます。
2. 他の力でも前のステップを繰り返します。
3. 結果として生じる力は、力の共通の原点から 2 本の平行線の交点までの平行四辺形の対角線です。

この方法は 1 対の力を追加するのに適していますが、3 つ以上の力を追加したい場合は、以下で構成されるポリゴン メソッドを使用することをお勧めします。

1. 一方の力の始点が他方の力の終点と一致するように、各力を他の力の後に配置します。力を入れる順序は関係ありません。
2. 合力は、最初の力の始まりと最後の力の終わりを結合することによって得られるベクトルです。

合力の問題を解決

演習 1

次の 2 つの力から生じる力を求めます。

この場合、2 つの力は同じ方向および同じ方向を持ちます。そのため、2 つの力を加算するには、その大きさを加算する必要があります。結果として得られる力は、2 つの力と同じ方向および同じ方向になります。

演習 2

次の 3 つの力から生じる力を計算します。

3 つの力はすべて同じ方向を持っているため、結果として生じる力の方向はこれらの力で同じになります。

この演習では、方向と方向が同じ 2 つの力があるため、それらを直接加算できます。一方、同じ方向で方向が異なる別の力があるため、この力は結果として生じる力から強度を減算します。

さらに、右方向の力の合計の値は左方向の力の値より大きいため、結果として生じる力は右方向になる必要があります。

演習 3

次の 2 つの力を数値的に加算して、システムの結果として生じる力を決定します。

• 水平軸に対して 45°の傾きで 10 N の力。
• 水平軸に対して 60°の傾きで 7 N の力。

問題文では、力には異なる方向があることが示されているため、まずサインとコサインの公式を使用してベクトル的に分解する必要があります。

そして、同じ軸に対応する力の成分を追加します。

したがって、結果として生じる力は次のようになります。

結果として生じる力の係数を計算することもできます。

演習 4

次の力系から生じる力をグラフで求めます。

グラフ内のすべてのベクトル力を合計するには、ポリゴン法を適用する必要があります。